Фторопласты

ИЗДЕЛИЯ И ПОЛУФАБРИКАТЫ ИЗ ФТОРОПЛАСТОВ

Ассортимент изделий из фторопластов весьма обширен. Он включает различные порошки для напыления, лаки, латексы, пленки, ленты, листы, трубы, втулки, стержни, химическую посуду, арматуру и другие изделия и заготовки. В сварных конструкциях обычно применяют пленочные и листовые мате­риалы, а также стержни, трубы, трубки и шланги.

Из фторопласта-4 по ТУ 6-05-810-76 серийно выпускают заготовки общего назначения: стержни, диски, втулки, пластины, трубы, прокладки, ленты и другие заготовки, которые получают методом прессования с последующей термообработкой. Изго­

Товление деталей из заготовок производится механической обработкой. Такие заготовки предназначены для изготовления уплотнительных, электроизоляционных, антифрикционных, хи­мически стойких элементов конструкций. Температура эксплуата­ции изделий от —200 до 250°С.

Для изготовления уплотнительных и антифрикционных дета­лей, работающих в нагретых воде, паре, в агрессивных средах (кислоты, щелочи, органические растворители и их смеси) при температурах от —60 до 250°С, выпускают заготовки и изделия из вторичного фторопласта-4 (ТУ 6-05-1088-80), а также заго­товки из вторичного фторопласта-4Д (ТУ К 03-81). Пластины из вторичного фторопласта-4 имеют длину 125-610 мм и ширину 100-500 м при толщине от 2 до. 50 мм. Пластины и бруски из вторичного фторопласта-4 имеют длину 70-300 мм, ширину 40-200 мм и толщину 2-200 мм.

Для изготовления прокладок и диафрагм, стойких к агрессив­ным средам и работающих под давлением, изготавливают вальцованные пластины из фторопласта-4 (ТУ 84-522-75) дли­ной и шириной 50-350 мм, толщиной 0,8-6,0 мм.

Из отходов фторопласта-4Д (ТУ 6-05-041-749-80) выпускают пластины следующих размеров:

Толщина, мм Ширина, мм

1.5

± 0,6 100-250

3.5 ± 0,8 250-500

4.5 ± 1,0 500-1000

По ТУ 6-05-041-644-79 для антикоррозионной защиты электролизных гальванических и травильных ванн, изготовления сварных аппаратов, работающих в химически агрессивных сре­дах, выпускают листы из плавких фторопластов, сдубли­рованные или дублированные стеклотканью марки Т23 (ТУ 611 -234 — 76), фланелью, стеклотрикотажем. Из плавких фторо­пластов для этих целей применяют Ф-2М (ТУ 6-05-1781-76), Ф-ЗМ (ТУ 6-05-1812-77), Ф-30-А (ТУ 6-05-1706-80), Ф-4МБ (ОСТ 6-05-400-78), Ф-40 (ОСТ 6-05-402-80), Ф-42-ПД

(ТУ 6-05-1442-77) и др. Температура эксплуатации листов от 120°С (Ф-2М) до 200°С (Д-4МБ и Ф-40). Размеры листов, получаемых экструзией из плавких фторопластов, согласовыва­ются с потребителем и лежат в пределах: длина-2000 ± 5 мм, ширина - 250 + 50 или 1500 ± 50 мм, толщина 1,0 + 0,25; 1,5 ± 0,85; 2,0 ± 0,30 мм.

По ТУ 6-05-987-79 отечественной промышленностью выпус­кают трубы из Ф-4, параметры которых приведены в табл. 1.1.

Трубы и фасонные части трубопроводов из Ф-4 по ТУ 6-05-987-79 выпускаются защищенными в металлической броне или без нее. Длина труб для химических трубопроводов должна быть от 0,5 до 3 м.

Из фторопласта-4 по ТУ 6-05-1876-79 выпускают заготовки трубчатой формы с наружным диаметром 15; 16; 20; 20,2; 27; 27,2 ± 0,15; 30 ± 0,4; 35; 38; 40; 44; 46,5; 47; 50; 60; 66; 75; 80; 93; 96; 100; 115; 145; 190. Толщина стенки трубчатой заготовки состав­ляет от 2,5 до 30,0 мм, длина-от 0,5 до 2,5 м.

Таблица 1.}. Основные размеры труб из фторопласта-4

По ТУ 6-05-987 -79

Из фторопласта-4Д по ТУ 6-05-041-600-79 выпускают трубы, параметры которых приведены в табл. 1.2.

Из фторопласта-4 по ГОСТ 24223-80 выпускают электро­изоляционные пленки и ленты (Ф-4КО; Ф-4ЭО; Ф-47Н; Ф-440; Ф-4КН; Ф-4ПН; Ф-4ВН и др.) толщиной 0,005-0,4 мм, шириной 10-120 мм и длиной 50-100 м.

По ТУ 6-05-1873-79 методом экструзии получают пленку из

И

Фторопласта-4МБ марок А и Б толщиной от 0,030 до 0,46, шириной от 100 до 550 мм и длиной от 3 до 100 м. Температур­ный интервал эксплуатации пленок от —196 до 200°С.

Пленки подобных размеров выпускают из других марок плавких фторопластов: Ф-40Б; Ф-42; Ф-3; Ф-ЗМ-Э; Ф-32Л; Ф-2М; Ф-26; Ф-4НА; Ф-10; Ф-4СФ; ПФЭ-26; ПФЭ-42 и др.

Пленки из Ф-4 (за исключением вальцованной) изготавливают из заготовок Ф-4 механическим способом. Неориентированные пленки и ленты получают строжкой (срезанием) заготовок из Ф-4 на токарных станках. Для ориентации пленок их дополнительно прокатывают на нагретых до 90-150°С валках. При этом толщина пленки уменьшается, а длина увеличивается при не­изменной ширине. Максимальная степень ориентации 2,7.

Вальцованную неориентированную пленку из Ф-4 (Ф-4ВН) изготавливают вальцеванием порошка на нагретых до 90-130°С валках со скоростью 2,2-2,3 см/с и спеканцем с той же скоростью в щелевой печи при 450-500°С. Температура спекания зависит от толщины пленки. Пленки из Ф-4Д получают из смазанных паст экструзионно-каландровым способом. Пленки из плавких фторо­пластов (Ф-4МБ; Ф-4МБ-2; Ф-40; Ф-3; Ф-ЗМ; Ф-30; Ф-32-Л-13; Ф-2М; Ф-10; Ф-100; Ф-50; Ф-400; Ф-4СА) изготавливают экстру­зией расплава. Пленки из растворимых фторопластов (Ф-42; Ф-26; Ф-23; Ф-4НА) отливают из раствора на обычных машинах (15-20%-й раствор полимера наносят с помощью фильеры на движущуюся никелевую нить) с последующей сушкой при 50-60°С.

1.3/* СВОЙСТВА ФТОРОПЛАСТОВ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ

ИХ СВАРИВАЕМОСТЬ

Из физико-механических свойств полимеров, в наибольшей степени влияющих на их свариваемость, в первую очередь следует упомянуть температурный интервал сварки (ТИС), вязкость полимера при температуре сварки, или показатель текучести расплава (ПТР), деформационные свойства полимера, т. е, его способность к пластическому течению под действием механических нагрузок, способность к упругому восстановлению размеров и формы после снятия нагрузки. Кроме того, возмож­ность сварки полимеров тем или иным способом определяется также рядом специфических свойств, в частности фактором диэлектрических потерь, обусловливающих возможность нагрева полимера в поле токов высокой частоты (ТВЧ), модулем упругости (при ультразвуковой сварке), спектром поглощения инфракрасного излучения (при сварке радиационным нагревом), способностью растворяться в органических растворителях (при сварке растворителем).

За температурный интервал сварки обычно принимают интер­вал между температурой текучести или плавления полимера и температурой его разложения (деструкции). Чем шире темпера­турный интервал сварки, тем лучше условия для образования сварного соединения. У большинства плавких фторопластов этот интервал составляет 100-200°С Однако на практике, чтобы избежать деструкции полимера, температурный интервал сварки ограничивают 40-50°С. Например, фторопласт-4МВ имеет тем­пературу плавления 280°С, температуру разложения 380°С, рекомендуемый интервал температуры сварки для него составля­ет 300-340°С, хотя при соблюдении определенных условий образование сварного соединения возможно и в течение всего ТИС; при этом низкие температуры требуют большей продол­жительности сварки, а высокие-меньшей.

Особо следует сказать о ТИС неплавких фторопластов Ф-4 и Ф-4Д. Температурный интервал между плавлением кристал­литов (327°С) и началом активного термического разложения у этих полимеров составляет 80 90°С. Однако, как уже отмеча­лось, из-за невозможности их перехода в расплав интервал температур, при которых возможно получение сварного соеди­нения, сужается до 10-20°С, смещаясь при этом в сторону высоких температур (370-390°С).

С температурным интервалом сварки тесно связана другая важная характеристика материала-вязкость расплава полимера. По значениям вязкости расплава наряду с другими показателями можно судить о его свариваемости. Так, термопласты с вяз­костью 102-105 Па*с, имеющие ТИС более 50°С, относят к группе хорошо сваривающихся; термопласты, имеющие вяз­кость выше 105 Па ■ с, считают сваривающимися ограниченно или удовлетворительно; термопласты же, имеющие вязкость 101О-1012 Па*с, практически не могут быть переведены в рас­плавленное состояние и сварка плавлением для них невозможна.

Большинство плавких фторопластов имеет вязкость 103~ 106Па-с, у некоторых марок она достигает 107-108 Па*с, поэтому однозначно отнести их к хорошо свариваемым нельзя, особенно если учесть, что для перевода фторопластов в расплав обычно требуется большее количество энергии, чем в случае обычных термопластов, что обусловлено более высокими темпе­ратурами их плавления. Если вязкость расплава полимера ниже указанных пределов, то наблюдается снижение прочности мате­риала и охрупчивание сварного соединения. Это характерно для марок фторопластов с широким интервалом значений ПТР (Ф-4МБ, Ф-40, Ф-50).

Деформационные свойства фторопластов в основном анало­гичны свойствам обычных термопластов, за исключением фторо­пластов Ф-4 и Ф-4Д, для которых характерно явление хладо - гекучести, проявляющееся в течении материала при сравнительно малых нагрузках при комнатной температуре. Наряду с высо-

Кими значениями коэффициента термического расширения это явление усложняет выбор оптимальных значений сварочного давления.

Возможность сварки фторопластов в поле ТВЧ определяется фактором диэлектрических потерь А, представляющим собой произведение относительной диэлектрической проницаемости е и тангенса угла диэлектрических потерь tg 8. Сварка в поле ТВЧ возможна лишь для полимеров, имеющих к не менее сотых долей единицы. Этому требованию удовлетворяют Ф-42, Ф-4НА, Ф-3, Ф-ЗМ, Ф-30, Ф-32Л, Ф-26, Ф-23, Ф-2, Ф-2М, Ф-1. Их сварку в поле ТВЧ проводят по обычной для термопластов технологии и на стандартном сварочном оборудовании.

Способность полимера к передаче ультразвуковых колебаний и их поглощению определяется упругими свойствами матери­ала-модулем упругости Е. По модулю упругости фторопласты относят к группе мягких пластмасс (/Г^^Ю3 МПд), которые можно сваривать ультразвуком лишь при малом расстоянии места сварки от места ввода колебаний, т. е. толщина верхней детали не должна превышать 1-5 мм. Необходимо также отме­тить, что в связи с высокими значениями температур сварки ультразвуковая сварка многих фторопластов сопряжена со значительными сложностями. В частности, для Ф-4МБ и Ф-50 характерно поглощение ультразвука, приводящее к перегреву материала в отдельных точках.

Многие термопласты способны набухать в органических растворителях, что позволяет сваривать их с помощью раствори­теля. Большинство фторопластов не растворяется ни в одном из известных растворителей, однако некоторые из них, в частности Ф-42, Ф-4НА, Ф-30, Ф-32Л, Ф-26, легко растворяются в сложных эфирах и кетонах, что позволяет сваривать их растворителем или применять растворители в качестве активирующего слоя при других методах сварки. Некоторые свойства фторопластов приведены в табл. 1.3.